【導讀】汽車航位推算 （DR） 導航係統使用陀螺儀（陀螺儀）laigujicheliangdeshunshihangxiang。zhexiexinxiyuxingshijulixiangjiehe
，shidaohangxitongnenggouzhengquequedingcheliangdeweizhi，jishizaiyongjideshiquhuosuidaozhongweixingxinhaobeizudangshiyeshiruci。zaiDR導(dao)航(hang)中(zhong)使(shi)用(yong)陀(tuo)螺(luo)儀(yi)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)挑(tiao)戰(zhan)是(shi)衛(wei)星(xing)信(xin)號(hao)可(ke)能(neng)會(hui)長(chang)時(shi)間(jian)丟(diu)失(shi)，導(dao)致(zhi)累(lei)積(ji)的(de)角(jiao)度(du)誤(wu)差(cha)變(bian)得(de)太(tai)大(da)而(er)無(wu)法(fa)準(zhun)確(que)定(ding)位(wei)車(che)輛(liang)。本(ben)文(wen)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)解(jie)決(jue)此(ci)問(wen)題(ti)的(de)簡(jian)單(dan)方(fang)法(fa)。

汽車航位推算 （DR） 導航係統使用陀螺儀（陀螺儀）laigujicheliangdeshunshihangxiang。zhexiexinxiyuxingshijulixiangjiehe，shidaohangxitongnenggouzhengquequedingcheliangdeweizhi

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災難恢複導航的工作原理

DR導航的基本操作如圖1所示。陀螺儀以度/秒(miao)為(wei)單(dan)位(wei)測(ce)量(liang)車(che)輛(liang)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)率(lv)。代(dai)表(biao)車(che)輛(liang)瞬(shun)時(shi)航(hang)向(xiang)的(de)角(jiao)度(du)是(shi)通(tong)過(guo)對(dui)隨(sui)時(shi)間(jian)變(bian)化(hua)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)率(lv)進(jin)行(xing)積(ji)分(fen)來(lai)計(ji)算(suan)的(de)。結(jie)合(he)航(hang)向(xiang)和(he)行(xing)駛(shi)距(ju)離(li)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)車(che)輛(liang)的(de)位(wei)置(zhi)，如(ru)紅(hong)線(xian)所(suo)示(shi)。

圖1.災難恢複導航的工作原理。

使用數字陀螺儀，積分速率可以表示為速率樣本的總和乘以采樣間隔：

圖2.使用ADXRS810評估板測量的速率。（注意：角度誤差不是按比例計算的。

使用低通濾波器 （LPF）縮短積分時間

減少角度誤差的傳統方法側重於最小化en，但今天的數字陀螺儀已經具有非常低的速率誤差規格。例如
，ADXRS810具有80 LSB/°/sec的靈敏度、±2°/sec的偏移和0.03°/sec/g的抗衝擊性，改進空間有限。此外，該算法補償en很複雜。例如，與電子穩定控製（ESC）等其他應用相比，DR導航係統中的陀螺儀可以長時間運行，例如當車輛通過長隧道時GPS信號丟失時。在DR導航應用中
，運行時間越長
，累積的角度誤差越大。

如果積分時間可以減少，它將顯著減少累積的角度誤差。當陀螺儀不旋轉時，由於陀螺儀噪聲，速率輸出很小，但非零。ADXRS810shixianlejididetuoluoyizaoshenghejigaodelingmindu，zhixushezhishidangdeyuzhijikeqingsonglvchushuziyuzhongdezaosheng。zhegeguochengdengxiaoyuditonglvbo，yinweituoluoyisulvzaoshengyuxuanzhuanyinqidesulvshuchuxiangbichuyugaopin。

圖3顯示了圖2的LPF版本，其中所有小於1°/s的速率樣本都歸零，因此在進行速率積分時被忽略。剩餘的積分時間
，被認為是有效的積分時間

，僅占總積分時間的16%左右。這大大減少了集成時間。因此，累積的角度誤差也顯著降低，如紅線所示。

圖3.使用ADXRS810評估板和數字LPF測量速率。（注意：角度誤差不是按比例計算的。

在實際應用中
，車輛方向盤通常定位為零度。因此，陀螺儀速率的有效積分時間可以通過忽略它來減少

，就像在圖3中描述的實驗中所做的那樣。圖4顯示了實際車載測試的陀螺儀速率樣本。通過隧道大約 180 秒，需要 180 秒才能進行速率積分。如果沒有LPF過程，超過180秒的累積誤差可能高達4°，這太大了，無法正確確定車輛在隧道中的位置。通過實施閾值為0.5°/秒的LPF工藝，有效積分時間縮短至僅84秒，減少了約53%。累積誤差降至約0.5°，如圖5所示。可以設置 LPF 閾值以達到特定應用所需的精度。

圖4.未經過濾的車載陀螺儀速率樣本。（注意：角度誤差不是按比例計算的。


圖5.LPF後的車載陀螺儀速率樣本。（注意：角度誤差不是按比例計算的。

結論

當今的數字陀螺儀具有出色的規格，因此提高性能的空間非常有限。在車輛DR導航係統和其他需要較長積分時間的應用中，設置LPF閾值以減少積分時間是提高精度的簡單但有效的方法。

ADXRS810高性能、低成本數字陀螺儀采用ADI公司創新的MEMS技術，是車輛DR導航應用的理想選擇。該器件采用非常小的封裝，提供低失調
、dizaoshenghegaosulvlingmindu。pianneiwendubuchang，wuxuwaibuwenduchuanganqi，jianhualewendubuchangsuanfa。qiduichongjihezhendongdegaokangraoduzaiqicheyingyongzhongfeichangzhongyao。

(來源：中電網
，作者：Ben Wang）

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